EP1751048B1 - Sicherheitsbremse - Google Patents

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EP1751048B1
EP1751048B1 EP05749879A EP05749879A EP1751048B1 EP 1751048 B1 EP1751048 B1 EP 1751048B1 EP 05749879 A EP05749879 A EP 05749879A EP 05749879 A EP05749879 A EP 05749879A EP 1751048 B1 EP1751048 B1 EP 1751048B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
brake
measuring sensor
linear motor
safety brake
safety
Prior art date
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EP05749879A
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English (en)
French (fr)
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EP1751048A1 (de
Inventor
Herbert Seeger
Udo Meller
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Ortlinghaus Werke GmbH
Original Assignee
Ortlinghaus Werke GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B29/00—Safety devices of escalators or moving walkways

Definitions

  • the present invention relates to a safety brake according to the preamble of the main claim.
  • Such safety brakes are used in mechanical engineering to decelerate known loads to a standstill. In the case of the onset of braking, the braked and still moving load must necessarily come to a standstill.
  • the impressed by external forces load torque which is due to the moving load
  • the braking torque generated between the brake rotor and the brake stator is directed opposite.
  • the braking torque therefore continuously leads to complete destruction of the kinetic energy presented by the load torque.
  • the safety brake is in the brake-lock position, wherein there is stiction between the brake rotor and the brake stator.
  • Such safety brakes are known, for example, as spring-actuated brakes, which are released by a pressure medium.
  • the springs act as force transmitters, which can even be supported by hydraulic components in their power. However, the function of this force transmitter is canceled in any case by the piston-cylinder unit when the safety brake is shifted to its brake release position.
  • the braking function is initiated via the spring force, while the controlled pressure medium counteracts this spring force to release the safety brake again.
  • active brakes may also be used in which the braking function is induced by a hydraulic or pneumatic pressure medium in addition to or instead of a spring force actuation.
  • brakes come into consideration, which are based on the opposite principle. This is to be understood that the brakes are displaced by the force transmitter in the brake release position while they are acted upon by the pressure medium in the direction of the brake lock position.
  • Such safety brakes are used, for example, in mechanical engineering for braking loads, e.g. in escalators, presses, transfer belts or the like.
  • This advantage is achieved in that at least one predetermined operating parameter, which occurs as a significant predictor of the safety brake in the operating range outside the brake lock position, detected by a suitable measuring sensor and returned as a manipulated variable in the adjustment of the safety brake, so that the brake function of the safety brake according to each detected operating parameters can be adjusted.
  • This can e.g. be effected by time-dependent, pressure-dependent, load-dependent, wear-dependent, torque-dependent or speed-dependent influencing the brake-time function.
  • Such measures may e.g. be required to take into account the time-dependent course of the braking torque depending on the respective state of wear of the brake pads.
  • the advantage of the invention is therefore also in a time- and wear-independent constant mode of action the safety brake, which is supplemented by further embodiments.
  • This is to be understood in particular as a torque-dependent control, in which via a torque-measuring sensor, e.g. a predetermined course of the braking torque can be achieved.
  • a piston-cylinder unit is provided for the encoder system, it is easy to arrange a linear motor in the connection between the measuring sensor and the encoder system, which acts on the piston-cylinder unit as a function of the one or more operating parameters (n) respectively detected.
  • Suitable linear motors are in particular electromagnetic direct drives, which are controlled by a servo controller.
  • Such motors consist of only the rotor and stator together and are controlled via the servo controller with high dynamics.
  • the detected operating parameters can optionally be impressed on the servo controller via appropriate electrical circuits as electrical input signals via simple electrical circuits.
  • the operating range of the safety brake according to the invention within which the respective braking torque is a proportional function to the / measured operating parameter (s) is always limited to the range of sliding friction between the brake rotor and the brake stator ,
  • the invention should not be in the area of application, which is in the transition region between sliding friction and static friction as in ABS, but that it is always assumed that a fixed predetermined load torque, which is to be counteracted by the predetermined braking torque that with increasing load moment also the braking torque increases and vice versa.
  • the respective braking torque runs as a function of the time required to decelerate the load torque to standstill after a mathematically as strictly monotone writable rule, after the shutdown of the system all the masses involved have come to rest.
  • the rotor of the linear motor is pre-positioned by a further linear motor.
  • a predetermined pressure can build up in the hydraulic or pneumatic system and thus predetermine a certain limit torque, which is less than the maximum possible braking torque.
  • a spring-loaded and fluidly ventilated safety brake can be on the another linear motor to achieve a relief of the brake springs by a predetermined pressure and in this way simply specify a limit torque.
  • the further linear motor forms a rearward stop for the rotor of the first linear motor, which can be acted upon from time to time by this tracked zero point, so to speak.
  • an embodiment is used for the further linear motor, which is held in the respective prepositioned position under self-locking.
  • a preferred embodiment consists in a spindle motor.
  • This embodiment offers advantages in particular when e.g. due to power failure the previously determined braking torque must then be available again.
  • predetermined functions of the safety brake can be stored in the operating range between brake release position and outside the brake lock position in function blocks, which can sit using appropriate transducer in the connection between the measuring sensor and the encoder system.
  • the invention can also be applied to couplings, provided they serve as safety couplings, e.g. as slip clutches with predetermined release torque.
  • safety couplings e.g. as slip clutches with predetermined release torque.
  • safety brake 1 is a stationary mounted Bremsstator 3 ago with a relative to rotating brake rotor. 2
  • one or more brake pads are arranged so that the attacking load torque can be decelerated by the oppositely directed braking torque to a stop.
  • the stationary arrangement of the brake stator 3 serves with the onset of braking as an abutment to direct the initiated by the load torque in the brake rotor 2 forces and moments in the foundation.
  • it is a spring-loaded and hydraulically ventilated safety brake.
  • the braking torque is determined by the force of a force transmitter 4.
  • the relative rotation twischen brake rotor 2 and the brake stator 3 is applied to the brake pads exclusively on sliding friction, which passes into stiction only at a standstill.
  • a plurality of helical springs 4 are provided in the present case, which press the axially movable but not co-rotating part of the brake stator 3 against the brake pads provided with brake pads of the brake rotor 2, as soon as the braking effect should begin.
  • the braking effect is canceled here by pressurizing a filled with a pressure medium piston-cylinder unit 5 by an axial relative movement between brake rotor 2 and brake stator 3 is used by the pressurization with pressure medium and in this way the respective braking torque is variable until reaching the brake release position.
  • piston-cylinder unit 5 which consists of a piston 5a and an associated cylinder 5b, serves an encoder system 7, which is connected via a pressure medium line 6 with the piston-cylinder unit 5.
  • the encoder system 7 is designed here as a piston-cylinder unit and connected to a tank 8, which always refills the pressure medium located in the closed space between the piston-cylinder unit 5 and the piston-cylinder unit 7 as required.
  • the safety brake 1 comprises at least one measuring sensor 9a-k, which in the region of the axial relative movement between the brake rotor 2 and the brake stator 3 and in each case outside the operating range defined by the brake lock position for detecting at least one predetermined operating parameter.
  • the measuring sensor 9a-k cooperates with the encoder system 7 such that in this operating range and in any case outside the brake lock position, the respective braking torque is a function of each detected operating parameter, wherein the predetermined by the coil springs braking torque - here subtractive - is supplemented by a mathematical Function according to which the encoder system 7 changes the pressure in the piston-cylinder unit 5 in directly proportional or indirectly proportional dependence on the value of the respectively detected operating parameter.
  • the present invention differs from this known one State of the art in that the respective operating range should be defined exclusively by the present sliding friction.
  • the encoder system 7 is also designed here as a piston-cylinder unit and is acted upon by a linear motor 10 which sits in the connection between the measuring sensor 9a-k and the encoder system 7.
  • the linear motor 10 is controlled by a control unit, which includes at least the one detected operating parameter 9 a-k as a necessary input variable.
  • an upstream servo-controller 11 which, if appropriate via a corresponding converter, receives the detected operating parameter as an input signal.
  • linear motors 10 with electric drive can be achieved in this way simple signal dependencies and the electric drive for the linear motor 10 is subject to virtually no wear.
  • the interaction between the measuring sensor 9a-k and the encoder system 7 always be limited to the operating range of the sliding friction between the brake rotor 2 and the brake stator 3 according to a predetermined function.
  • a strictly monotonically running function is to be understood as a function curve in which two arbitrarily consecutive abscissa values can always be assigned two exclusively smaller or larger ordinate values, so that such a function has practically no turning points.
  • FIG. 7 shown that the rotor of the linear motor 10 is pre-positioned by another linear motor 12.
  • the further linear motor 12 either engages on the housing of the linear motor 10 and displaces it with its respective rotor position or the further linear motor 12 engages directly on the rotor of the linear motor 10 while the stator of the linear motor 10 is stationary.
  • the rotor of the linear motor 10 is pre-positioned by the further linear motor 12.
  • FIG. 7 shows the further linear motor 12 is designed as a spindle motor, the spindle 13 is in each of the pre-positioning corresponding position under self-locking.
  • the spindle 13 can form a rear stop 14 for the rotor of the linear motor 10 in this way.
  • predetermined functional relationships can be driven out of the detected operating parameter (s) with regard to the desired braking torque.
  • FIGS. 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 and 7 Measuring sensors 9a, 9b, which serve to detect pressure-medium-internal state variables.
  • the rotational speed is detected on the brake rotor 2 via a corresponding sensor 9j.
  • the rotational speed is detected via a sensor 9e each of the present brake wear and the piston-cylinder unit 5 readjusted accordingly.
  • FIG. 5 also shows an embodiment in which a measuring sensor 9k is used to detect the respective current load torque in order to readjust the braking force accordingly.
  • the present invention is not limited to the embodiments shown, in particular with regard to the possible operating parameters to be detected, as long as the operating parameters are detected in that operating range which is outside the brake locking position.

Landscapes

  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsbremse (1), bei welcher innerhalb jeder Relativposition zwischen Bremsrotor (2) und Bremsstator (3), die außerhalb der formschlüssigen Bremssperrstellung liegt, über einen Meßsensor ein Betriebsparameter erfaßt wird, welcher einem Gebersystem (7) zur Beaufschlagung einer die Bremsfreigabestellung herbeiführenden Kolben-Zylinder-Einheit (5) aufgeprägt wird, um in demjenigen Betriebsbereich der Sicherheitsbremse (1), der außerhalb der Bremssperrstellung liegt, vorgegebene funktionale Zusammenhänge zu erfüllen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsbremse nach Oberbegriff des Hauptanspruchs.
  • Ein beispiel eines Sicherher 7s bremse ist aus US-A-6247575 bekannt.
  • Derartige Sicherheitsbremsen dienen im-Maschinenbau zum Abbremsen bekannter Lasten bis zum Stillstand. Im Falle des einsetzenden Bremsvorgangs muß die abzubremsende und noch bewegte Last zwingend bis zum Stillstand kommen.
  • Dabei ist dem durch äußere Kräfte aufgeprägten Lastmoment, welches aufgrund der bewegten Last besteht, das zwischen Bremsrotor und Bremstator entstehende Bremsmoment entgegengerichtet. Das Bremsmoment führt daher kontinuierlich zur vollständigen Vernichtung der durch das Lastmoment vorgelegten kinetischen Energie. Danach befindet sich die Sicherheitsbremse in Bremssperrstellung, wobei zwischen Bremsrotor und Bremsstator Haftreibung besteht.
  • Derartige Sicherheitsbremsen sind beispielsweise bekannt als federkraftbetätigte Bremsen, die von einem Druckmittel gelüftet werden. Dabei wirken die Federn als Kraftgeber, die von hydraulischen Komponenten sogar noch in ihrer Kraftwirkung unterstützt werden können. Die Funktion dieser Kraftgeber wird aber in jedem Fall durch die Kolbenzylindereinheit aufgehoben, wenn die Sicherheitsbremse in ihre Bremsfreigabestellung verlagert wird.
  • Dabei wird die Bremsfunktion über die Federkraft eingeleitet, während das eingesteuerte Druckmittel dieser Federkraft entgegenwirkt, um die Sicherheitsbremse wieder zu lösen.
  • Alternativ zu diesen Passivbremsen können auch Aktivbremsen in Frage kommen, bei denen additiv zu oder anstelle einer Federkraftbetätigung die Bremsfunktion durch ein hydraulisches oder pneumatisches Druckmittel herbeigeführt wird.
  • Ohne Beschränkung der Erfindung kommen auch Bremsen in Betracht, die auf dem umgekehrten Prinzip beruhen. Hierunter ist zu verstehen, daß die Bremsen durch den Kraftgeber in Bremsfreigabestellung verlagert werden während sie über das Druckmittel in Richtung zur Bremssperrstellung beaufschlagt sind.
  • Für alle die oben genannten Bremsen unterschiedlicher Bauarten gelten daher die folgenden Ausführungen entsprechend.
  • Im folgenden wird daher, ohne Beschränkung der Erfindung hierauf, stets nur von federkraftbeaufschlagten und mit Druckmittel belüfteten Bremsen gesprochen, so lange nicht ausdrücklich auf notwendige Abweichungen für Bremsen anderer Bauarten hingewiesen wird.
  • Derartige Sicherheitsbremsen dienen beispielsweise im Maschinenbau zum Abbremsen von Lasten, z.B. bei Rolltreppen, Pressen, Transferbändern oder dergleichen.
  • Sie zeichnen sich dadurch aus, daß im Betriebsbereich zwischen der Bremsfreigabestellung und der Bremssperrstellung eine kontinuierliche Abnahme der Drehzahl des Bremsrotors bis zum Stillstand erfolgt. Während der kontinuierlichen Abnahme der Drehzahl liegt zwischen Bremsrotor und Bremsstator ausschließlich Gleitreibung an, die letztlich mit Einnahme der Bremssperrstellung in Haftreibung übergeht. Danach wird die Last so lange im Stillstand gehalten, bis die Bremse durch das Druckmittel belüftet wird.
  • Bei derartigen federkraftbelasteten Bremsen ist das Bremsmoment praktisch durch die anstehenden Federkräfte fest vorgegeben.
  • Dies wird beispielsweise dann als Nachteil empfunden, wenn die Bremswirkung lastabhängig erfolgen soll. Ein praktisches Anwendungsbeispiel ist bei Rolltreppen gegeben.
  • Eine mit nur wenigen Personen belastete Rolltreppe soll nämlich in Notsituationen nur so langsam abgebremst werden, daß die Schädigung der Fahrgäste nicht zu befürchten ist obwohl die Sicherheitsbremse für das hohe Bremsmoment einer vollbesetzten Rolltreppe ausgelegt ist.
  • Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannten Sicherheitsbremse so weiter zu bilden, daß in dem allein durch Gleitreibung zwischen Bremsrotor und Bremsstator definierten Betriebsbereich eine von äußeren Betriebsparametern dieses Betriebsbereichs abhängige Verstellung des maximalen Bremsmoments möglich ist.
  • Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.
  • Aus der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß das jeweils wirksame Bremsmoment zwischen dem maximalen Bremsmoment, in welchem Reibschluß zwischen Bremsstator und Bremsrotor eintritt und dem Wert NULL einstellbar vorgegeben werden kann, um den jeweils äußeren Betriebsbedingungen, die naturgemäß über die Zeit nicht konstant sein können, Rechnung zu tragen.
  • Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, daß zumindest ein vorbestimmter Betriebsparameter, der als maßgebliche Einflußgröße an der Sicherheitsbremse im Betriebsbereich außerhalb der Bremssperrstellung auftritt, von einem geeigneten Meßsensor erfaßt und als Stellgröße in den Verstellmechanismus der Sicherheitsbremse zurückgeführt wird, so daß die Bremsfunktion der Sicherheitsbremse entsprechend dem jeweils erfaßten Betriebsparameter angepaßt werden kann.
  • Dies kann z.B. durch zeitabhängiges, druckabhängiges, lastabhängiges, verschleißabhängiges, drehmomentabhängiges oder auch drehzahlabhängiges Beeinflussen der Brems-ZeitFunktion erfolgen.
  • Derartige Maßnahmen können z.B. erforderlich sein, um dem zeitabhängigen Verlauf des Bremsmoments abhängig vom jeweiligen Verschleißzustand der Bremsbeläge Rechnung zu tragen.
  • Weitere Ausführungsbeispiele betreffen die Berücksichtigung etwaiger Leckagen im druckmittelbeaufschlagten System. Bekannterweise handelt es sich hier um hydraulische oder pneumatische Systeme, die naturgemäß auch einem gewissen Verschleiß unterliegen und somit der Leckagegefahr ausgesetzt sind.
  • Mit eintretendem Verschleiß oder auftretender Leckage würde die Kolbenzylindereinheit für die Verlagerung des Bremsstators relativ zum Bremsrotor einen größeren Leerweg durchfahren, sofern - wie bisher - der entsprechende Betriebsparameter nicht erfaßt und in das Gebersystem zurückgeführt würde.
  • Der Vorteil der Erfindung liegt daher auch in einer zeit- und verschleißunabhängigen gleichbleibenden Wirkungsweise der Sicherheitsbremse, die durch weitere Ausführungsbeispiele noch ergänzt wird.
  • Hierunter ist insbesondere auch eine drehmomentabhängige Steuerung zu verstehen, bei welcher über einen drehmomentabgreifenden Meßsensor z.B. ein vorbestimmter Verlauf des Bremsmoments erzielbar ist.
  • Darüber hinaus lassen sich auch bestimmte Vordrücke realisieren, so daß die über den Kraftgeber aufgebrachte maximale Bremskraft beschränkt wird.
  • Im Falle einer nicht mit Druckmittel gelüfteten sondern mit Druckmittel betätigten Sicherheitsbremse ließe sich auf diese Weise ebenfalls die maximale Bremskraft begrenzen.
  • Wird für das Gebersystem eine Kolbenzylindereinheit vorgesehen, läßt sich in der Verbindung zwischen Meßsensor und Gebersystem leicht ein Linearmotor anordnen, der die Kolbenzylindereinheit abhängig von dem einen oder den mehreren jeweils erfaßten Betriebsparameter(n) beaufschlagt.
  • Hierfür sind Ausführungsbeispiele angegeben.
  • Als Linearmotoren kommen insbesondere elektromagnetische Direktantriebe in Betracht, die von einem Servocontroller angesteuert werden.
  • Derartige Motoren setzen sich aus lediglich dem Läufer und Stator zusammen und werden über die Servocontroller mit hoher Dynamik angesteuert.
  • Dabei können über einfache elektrische Schaltungen dem Servocontroller die erfaßten Betriebsparameter ggf. über entsprechende Wandler als elektrische Eingangssignale aufgeprägt werden.
  • Werden elektrisch betriebene Linearmotoren verwendet, bieten diese den zusätzlichen Vorteil der Verschleißfreiheit.
  • Wesentlich ist aber auch, daß in Abgrenzung zu den bekannten Antiblockiersystemen bei Fahrzeugbremsen der Betriebsbereich der erfindungsgemäße Sicherheitsbremse, innerhalb dessen das jeweilige Bremsmoment eine proportionale Funktion zu dem/den gemessenen Betriebsparameter(n) ist stets auf den Bereich der Gleitreibung zwischen Bremsrotor und Bremsstator begrenzt bleibt.
  • Es soll insoweit ausdrücklich gesagt werden, daß die Erfindung nicht in demjenigen Bereich Anwendung finden soll, der im Übergangsbereich zwischen Gleitreibung und Haftreibung wie beim ABS liegt, sondern daß stets von einem fest vorgegebenen Lastmoment ausgegangen wird, welchem durch das vorgegebene Bremsmoment so entgegengewirkt werden soll, daß mit zunehmendem Lastmoment auch das Bremsmoment steigt und umgekehrt.
  • Dabei verläuft zweckmäßigerweise das jeweilige Bremsmoment als Funktion über die zum Abbremsen des Lastmoments bis zum Stillstand benötigte Zeit nach einer mathematisch als streng monoton beschreibbaren Vorschrift, wobei nach dem Stillstand der Anlage alle beteiligten Massen zur Ruhe gekommen sind.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, daß der Läufer des Linearmotors von einem weiteren Linearmotor vorpositioniert wird.
  • Auf diese Weise läßt sich im hydraulischen oder pneumatischen System ein vorbestimmter Druck aufbauen und so ein gewisses Grenz-Drehmoment vorgeben, welches geringer als das maximalmögliche Bremsmoment ist.
  • Insbesondere unter Verwendung einer federbelasteten und fluidisch belüfteten Sicherheitsbremse läßt sich über den weiteren Linearmotor eine Entlastung der Bremsfedern durch einen vorbestimmten Druck erzielen und auf diese Weise einfach ein Grenzdrehmoment vorgeben.
  • Dabei bildet der weitere Linearmotor einen rückwärtigen Anschlag für den Läufer des ersten Linearmotors, der sozusagen von diesem nachgeführten Nullpunkt aus immer wieder beaufschlagt werden kann.
  • Vorzugsweise wird für den weiteren Linearmotor eine Ausführungsform verwandt, die in der jeweils vorpositionierten Stellung unter Selbsthemmung gehalten wird.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel besteht in einem Spindelmotor.
  • Diese Ausführungsform bietet insbesondere dann Vorteile, wenn z.B. durch Stromausfall das vorher bestimmte Bremsmoment auch anschließend wieder zur Verfügung stehen muß.
  • Darüber hinaus können vorbestimmte Funktionen der Sicherheitsbremse im Betriebsbereich zwischen Bremsfreigabestellung und außerhalb der Bremssperrstellung in Funktionsbausteinen abgelegt sein, die unter Verwendung entsprechender Wandler in der Verbindung zwischen Meßsensor und Gebersystem sitzen können.
  • Als maßgebliche Einflußgrößen, die über den Meßsensor erfaßt werden können, kommen neben druckmittelinternen Zustandsgrößen wie Druck, Temperatur, Leckageverlust auch mechanische Zustandsgrößen der Sicherheitsbremse in Betracht wie z.B. Verschleiß oder wegabhängige Druckbeaufschlagung.
  • Im Hinblick auf weitere in Betracht kommende Einflußgrößen sind hier insbesondere aber auch sich ändernde äußere Lasten zu nennen, wenn es insoweit sinnvoll ist, die Bremsfunktion abhängig von den äußeren Lasten zu beeinflussen.
  • Die Erfindung kann auch Anwendung finden an Kupplungen, sofern diese als Sicherheitskupplungen dienen, z.B. als Rutschkupplungen mit vorgegebenen Auslösemoment. Für diese Sicherheitskupplungen gilt die vorstehende und die folgende Beschreibung entsprechend.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert
  • Es zeigen
    • Figur 1
    ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
    Figur 2
    ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Funktionsnetzwerk Druck-Zeit
    Figur 3
    ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit wegabhängiger Steuerung
    Figur 4
    ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Funktionsnetzwerk Drehzahl-Kraft
    Figur 5
    ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Funktionsnetzwerk Drehmoment-Zeit
    Figur 6
    ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Verschleißüberwachung
    Figur 7
    ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei hintereinander geschalteten Linearmotoren
  • Sofern im folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren.
  • Die Figuren zeigen eine Sicherheitsbremse 1. Bei derartiger Sicherheitsbremse 1 liegt ein ortsfest gelagerter Bremsstator 3 vor mit einem sich relativ dazu drehenden Bremsrotor 2.
  • Zwischen Bremsstator 3 und Bremsrotor 2 sind ein oder mehrere Bremsbeläge angeordnet, damit das angreifende Lastmoment durch das entgegengesetzt gerichtete Bremsmoment bis zum Stillstand abgebremst werden kann.
  • Die ortsfeste Anordnung des Bremsstators 3 dient dabei mit Einsetzen der Bremswirkung als Widerlager, um die von dem Lastmoment in den Bremsrotor 2 eingeleiteten Kräfte und Momente in das Fundament zu leiten.
  • In den gezeigten Ausführungsbeispielen handelt es sich um eine federkraftbeaufschlagte und hydraulisch belüftete Sicherheitsbremse.
  • Bei dieser Sicherheitsbremse wird - allgemein gesprochen - das Bremsmoment durch die Kraft eines Kraftgebers 4 vorgegeben. Während der Relativrotation twischen Bremsrotor 2 und Bremsstator 3 liegt an den Bremsbelägen ausschließlich Gleitreibung an, die erst im Stillstand in Haftreibung übergeht.
  • Dabei sind im vorliegenden Fall als Kraftgeber 4 mehrere Schraubenfedern vorgesehen, die den axialbeweglichen jedoch nicht mitdrehenden Teil des Bremsstators 3 gegen die mit Bremsbelägen versehenen Bremsflächen des Bremsrotors 2 drükken, sobald die Bremswirkung einsetzen soll.
  • Die Bremswirkung wird hier durch Druckbeaufschlagung einer mit einem Druckmittel gefüllten Kolbenzylindereinheit 5 aufgehoben, indem durch die Druckbeaufschlagung mit Druckmittel eine axiale Relativbewegung zwischen Bremsrotor 2 und Bremsstator 3 einsetzt und auf diese Weise das jeweilige Bremsmoment bis zum Erreichen der Bremsfreigabestellung veränderbar ist.
  • Zur Beaufschlagung der Kolbenzylindereinheit 5, die aus einem Kolben 5a und einem zugeordneten Zylinder 5b besteht, dient ein Gebersystem 7, welches über eine Druckmittelleitung 6 mit der Kolbenzylindereinheit 5 verbunden ist.
  • Das Gebersystem 7 ist hier als Kolbenzylindereinheit ausgebildet und an einen Tank 8 angeschlossen, der das im geschlossenen Raum zwischen Kolbenzylindereinheit 5 und Kolbenzylindereinheit 7 befindliche Druckmittel stets bedarfsweise nachfüllt.
  • Wesentlich ist nun, daß die Sicherheitsbremse 1 zumindest einen Meßsensor 9a-k umfaßt, welcher im Bereich der axialen Relativbewegung zwischen Bremsrotor 2 und Bremsstator 3 und in jedem Falle außerhalb des durch die Bremssperrstellung definierten Betriebsbereichs zur Erfassung von zumindest einem vorbestimmten Betriebsparameter dient. Dabei wirkt der Meßsensor 9a-k mit dem Gebersystem 7 derart zusammen, daß in diesem Betriebsbereich und jedenfalls außerhalb der Bremssperrstellung das jeweilige Bremsmoment eine Funktion des jeweils erfaßten Betriebsparameters ist, wobei das durch die Schraubenfedern vorgegebene Bremsmoment - hier subtraktiv - ergänzt wird nach einer mathematischen Funktion, nach welcher das Gebersystem 7 den Druck in der Kolbenzylindereinheit 5 verändert in direkt proportionaler oder indirekt proportionaler Abhängigkeit vom Wert des jeweils erfassten Betriebsparameters.
  • Unter Bremssperrstellung wird im vorliegenden Fall diejenige Stellung verstanden, bei welcher zwischen Bremsrotor 2 und Bremsstator 3 der Zustand der Haftreibung besteht.
  • Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß es einen nicht eindeutig dem Bereich der Gleitreibung und dem Bereich der Haftreibung zugeordneten Betriebsbereich gibt, der z.B. beim Betrieb eines Antiblockiersystems abgefahren wird, unterscheidet sich die vorliegende Erfindung von diesem bekannten Stand der Technik dadurch, daß der jeweilige Betriebsbereich ausschließlich durch vorliegende Gleitreibung definiert sein soll.
  • Das Gebersystem 7 ist hier ebenfalls als Kolbenzylindereinheit ausgebildet und wird von einem Linearmotor 10 beaufschlagt, der in der Verbindung zwischen Meßsensor 9a-k und dem Gebersystem 7 sitzt.
  • Der Linearmotor 10 wird von einer Steuereinheit angesteuert, welche als notwendige Eingangsgröße zumindest den einen erfaßten Betriebsparameter 9 a-k beinhaltet.
  • Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Vorschub des Linearmotors 10 und damit der jeweilige Austrag an Druckmittel aus der Kolbenzylindereinheit des Gebersystems 7 in die Kolbenzylindereinheit 5 des Nehmersystems in Form einer zuvor erkannten Abhängigkeit von diesem Betriebsparameter erfolgt.
  • Es lassen sich folglich auf diese Weise druckmittelinterne Zustandsgrößen, mechanische Zustandsgrößen oder auch äußere Lasten als Einflußgrößen für die zeitabhängige, kraftabhängige, momentabhängige Steuerung der Sicherheitsbremse benutzen.
  • Zu einer einfach zu realisierenden Ansteuerung des Linearmotors 10 wird vorgeschlagen, einen vorgelagerten Servocontroller 11 zu verwenden, der, ggf. über einen entsprechenden Wandler, den/die erfaßten Betriebsparameter als Eingangssignal aufgeprägt erhält.
  • Insbesondere für Linearmotoren 10 mit elektrischem Antrieb lassen sich auf diese weise einfache Signalabhängigkeiten erzielen und der elektrische Antrieb für den Linearmotor 10 unterliegt praktisch keinem Verschleiß.
  • Vorgeschlagen wird zusätzlich, daß das Zusammenwirken zwischen Meßsensor 9a-k und Gebersystem 7 nach einer fest vorgegebenen Funktion stets auf den Betriebsbereich der Gleitreibung zwischen Bremsrotor 2 und Bremsstator 3 begrenzt bleibt.
  • Hierunter zählt insbesondere auch die Erfassung der jeweiligen Betriebsdrehzahl, zumindest so lange die Betriebsdrehzahl größer ist als NULL, da sich innerhalb dieses Betriebsbereichs der Sicherheitsbremse eine Steuerung des Bremsmoments als wünschenswert herausgestellt hat.
  • Damit soll noch einmal darauf hingewiesen werden, daß mit Erfassen der jeweiligen Drehzahl als Einflußgröße für eine Ansteuerung der Sicherheitsbremse insbesondere alle Drehzahlen in Frage kommen, die größer sind als NULL. Ein praktisches Ausführungsbeispiel könnte darin zu sehen sein, eine Last über das Bremsmoment weich und ruckfrei abzubremsen, indem mit zunehmend verringerter Drehzahl das Bremsmoment, welches selbstverständlich größer als das Lastmoment sein muß, auch zunehmend verringert wird um den Stillstand praktisch ruckfrei herbeizuführen.
  • Es kommt also auch darauf an, den Verlauf des jeweiligen Bremsmoments über die zum Abbremsen des Lastmoments bis zum Stillstand benötigte Zeit nach einer streng monoton verlaufenden Funktion vorzubestimmen.
  • Im Umfang der vorliegenden Erfindung ist unter einer streng monoton verlaufenden Funktion ein Funktionsverlauf zu verstehen, bei welchem zwei beliebig aufeinanderfolgenden Abzissenwerten stets zwei ausschließlich kleiner oder größer werdende Ordinatenwerte zugeordnet werden können, so daß eine derartige Funkton praktisch keine Wendepunkte aufweist.
  • Zusätzlich ist in Figur 7 gezeigt, das der Läufer des Liniearmotors 10 von einem weiteren Linearmotor 12 vorpositioniert wird.
  • Hierzu greift der weitere Linearmotor 12 entweder am Gehäuse des Linearmotors 10 an und verlagert dieses mit seiner jeweiligen Läuferstellung oder der weitere Linearmotor 12 greift unmittelbar am Läufer des Linearmotors 10 an während der Stator des Linearmotors 10 ortsfest angeordnet ist.
  • In jedem Falle jedoch wird der Läufer des Linearmotors 10 durch den weiteren Linearmotor 12 vorpositioniert.
  • Wie Figur 7 zeigt ist der weitere Linearmotor 12 als Spindelmotor ausgeführt, dessen Spindel 13 in jeder der Vorpositionierung entsprechenden Position unter Selbsthemmung steht.
  • Die Spindel 13 kann auf diese Weise einen rückwärtigen Anschlag 14 für den Läufer des Linearmotors 10 bilden.
  • Ergänzend hierzu zeigen die Figuren 2, 4 und 5, daß die Funktion des jeweils beispielhaft dargestellten und erfaßten Betriebsparameters in einem Funktionsbaustein 15 abgelegt ist, der in der Verbindung zwischen Meßsensor 9a-k und dem Gebersystem 7 sitzt.
  • Auf diese Weise lassen sich vorgegebene funktionale Zusammenhänge aus dem/den erfaßten Betriebsparamter(n) im Hinblick auf das angestrebte Bremsmoment fahren.
  • Als Beispiele für die zu erfassenden Betriebsparameter zeigen die Figuren 1,2,3,4,5,6 und 7 Meßsensoren 9a,9b, die der Erfassung von druckmittelinternen Zustandsgrößen dienen.
  • Hierunter sind beispielsweise Drücke P und Temperaturen T zu verstehen.
  • Darüberhinaus zeigen Figuren 3,4 und 6 Ausführungsbeispiele, bei welchen Meßsensoren 9c bis j vorgesehen sind, die der Erfassung von mechanischen Zustandsgrößen der Bremse dienen.
  • Im Ausführungsbeispiel der Figur 3 handelt es sich um die Erfassung des jeweiligen Vorschubs in der Kolbenzylindereinheit 5, der z.B. als Äquivalent für das jeweils maximal vorgebbare Bremsmoment gesehen werden kann.
  • Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 wird am Bremsrotor 2 über einen entsprechenden Sensor 9j die Drehzahl erfaßt. Im Ausführungsbeispiel der Figur 6 wird über einen Sensor 9e der jeweils vorliegende Bremsenverschleiß erfaßt und die Kolbenzylindereinheit 5 entsprechend nachgeregelt.
  • Insbesondere Figur 5 zeigt darüber hinaus ein Ausführungsbeispiel, bei welchem ein Meßsensor 9k der Erfassung des jeweils akutellen Lastmoments dient, um die Bremskraft entsprechend nachzuregeln.
  • Die vorliegende Erfindung ist insbesondere im Hinblick auf die möglichen zu erfassenden Betriebsparameter nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, so lange die Betriebsparameter in demjenigen Betriebsbereich erfaßt werden, der außerhalb der Bremsperrstellung liegt.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Sicherheitsbremse
    2
    Bremsrotor
    3
    Bremsstator
    4
    Kraftgeber
    5
    Kolbenzylindereinheit
    5a
    Kolben
    5b
    Zylinder
    6
    Druckmittelleitung
    7
    Gebersystem
    8
    Tank
    9a
    Meßsensor (druckmittelinterne Zustandsgröße)
    9b
    Meßsensor (druckmittelinterne Zustandsgröße)
    9c
    Meßsensor (mechanische Zustandsgröße)
    9d
    Meßsensor (mechanische Zustandsgröße)
    9e
    Meßsensor (mechanische Zustandsgröße)
    9f
    Meßsensor (mechanische Zustandsgröße)
    9g
    Meßsensor (mechanische Zustandsgröße)
    9h
    Meßsensor (mechanische Zustandsgröße)
    9i
    Meßsensor (mechanische Zustandsgröße)
    9j
    Meßsensor (mechanische Zustandsgröße)
    9k
    Meßsensor (äußere Last)
    10
    Linearmotor
    11
    Servocontroller
    12
    weiterer Linearmotor
    13
    Spindel
    14
    rückwärtiger Anschlag
    15
    Funktionsbaustein

Claims (14)

  1. Sicherheitsbremse (1) mit einem Bremsrotor (2) und einen Bremstator (3), deren durch die Kraft eines Kraftgebers (4) bis zum Erreichen der Bremssperrstellung vorgegebenes Bremsmoment im Falle eines einsetzenden Bremsvorgangs zunächst zur vollständigen Vernichtung der kinetischen Energie einer abzubremsenden Last und anschließend zum Halten der Last in Bremssperrstellung dient, wobei das vorgegebene Bremsmoment mittels durch Druckbeaufschlagung einer mit einem Druckmittel gefüllten Kolbenzylindereinheit (5) veranlaßter Relativbewegung zwischen Bremsrotor (2) und Bremsstator (3) veränderbar ist, indem hierzu die Kolbenzylindereinheit (5) über eine Druckmittelleitung (6) mit einem Gebersystem (7) kommunizierend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
    zumindest ein Meßsensor (9a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k) vorgesehen ist, der im Bereich der Relativbewegung zwischen Bremsrotor (2) und Bremstator (3) und außerhalb des durch die Bremssperrstellung definierten Betriebsbereichs zur Erfassung von zumindest einem vorbestimmten Betriebsparameter dient, und daß der Meßsensor (9a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k) mit dem Gebersystem (7) derart zusammenwirkt, daß in diesem Betriebsbereich außerhalb der Bremssperrstellung das jeweilige Bremsmoment eine Funktion des jeweils erfaßten Betriebsparameters ist.
  2. Sicherheitsbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebersystem (7) eine Kolbenzylindereinheit ist und daß in der Verbindung zwischen Meßsensor (9a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k) und Gebersystem (7) ein Linearmotor (10) sitzt, der die Kolbenzylindereinheit abhängig von dem(n) erfaßten Betriebsparameter(n) (9a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k) beaufschlagt.
  3. Sicherheitsbremse (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (10) über einen vorgelagerten Servocontroller (11) servogesteuert ist.
  4. Sicherheitsbremse (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) erfaßte(n) Betriebsparameter dem Servocontroller (11) als Eingangssignal aufgeprägt wird (werden).
  5. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (10) elektrisch betreibbar ist.
  6. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenwirken zwischen Meßsensor (9a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k) und Gebersystem (7) nach einer fest vorgegebenen Funktion stets auf den Betriebsbereich der Gleitreibung zwischen Bremsrotor (2) und Bremsstator (3) begrenzt bleibt.
  7. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf des jeweiligen Bremsmoments über die zum Abbremsen des Lastmoments bis zum Stillstand benötigte Zeit nach einer streng monotonen Funktion verläuft.
  8. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer des Linearmotors (10) von einem weiteren Linearmotor (12) vorpositioniert wird.
  9. Sicherheitsbremse (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Linearmotor (12) in seiner jeweils der vorpositionierung entsprechenden Position unter Selbsthemmung gehalten wird.
  10. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Linearmotor (12) als Spindelmotor ausgeführt ist, dessen Spindel (13) einen rückwärtigen Anschlag (14) für den Läufer des Linearmotors (10) bildet.
  11. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion des jeweils erfaßten Betriebsparameters (9a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k) in einem Funktionsbaustein (15) abgelegt ist, der in der Verbindung zwischen Meßsensor (9a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k) und Gebersystem (7) sitzt.
  12. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Meßsensor (9a,b) der Erfassung von druckmittelinternen Zustandsgrößen dient.
  13. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Meßsensor (9c,d,e,f,g,h,i,j) der Erfassung von mechanischen Zustandsgrößen der Bremse dient.
  14. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindestens ein Meßsensor (9k) der Erfassung äußerer Lasten dient.
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